本书较为系统地介绍了计算机网络的基本原理、技术与网络应用。全书共分10章，分别介绍了计算机网络发展以及组成和原理体系结构、物理层、数据链路层、局域网与广域网、网络层、传输层、应用层、网络管理、网络安全，最后还介绍了网络新技术。每章附有习题，附录中给出了部分习题答案。为了方便教学，本书还配有电子教案。本书内容丰富、结构严谨，在由浅入深、循序渐进地讲述网络的基本概念和原理的同时，注重计算机网络的实际应用，每个章节重要的知识点都配有精心设计的案例。另外，和本书配套的有《计算机网络实验》一书，旨在提高实际动手能力。本书可作为高校本科计算机网络教材，尤其适合于应用型人才的培养，也可以供计算机网络及其应用方面的工程技术人员参考学习。

        为适应计算机网络技术的飞速发展，结合我国网络发展的需要，考虑高等学校网络课程教学的实际情况，受中国铁道出版社应用型人才培养教材建设编委会委托，我们组织编写了本书。



        根据编审委员会审定的大纲，全书共分为10章，各章内容如下：



        第1章介绍计算机网络的发展、定义、分类、组成和体系结构等基本知识。第2章物理层，介绍了与网络相关的通信技术，包括传输介质、信道复用技术、编码技术、数据交换技术、宽带接入技术等。第3章数据链路层，介绍了数据链路层的基本功能和服务，包括数据链路层的协议、滑动窗口技术等。第4章局域网与广域网，介绍了局域网的体系结构、常用的以太网、高速以太网、虚拟局域网，包括HDLC、PPP、X.25、帧中继、ATM网络、二层交换设备等。第5章网络层，介绍了网络层的基本概念、IP协议、子网划分、CIDR、ARP、RARP、ICMP、IGMP、物理地址转换NAT，并介绍了三层交换设备——路由器，以及路由协议和路由器的相关配置。第6章传输层，介绍了传输层的相关知识，包括TCP、UDP、TCP的连接释放、拥塞控制、流量控制原理，还介绍了TCP、UDP套接字通信编程。第7章应用层，介绍了应用层协议原理、DNS、WWW、FTP、TELNET、电子邮件系统、DHCP。第8章网络管理，介绍了网络管理的功能、网络管理模型、SNMP体系结构、Internet标准的管理框架、管理系统结构、管理信息库、简单网络管理协议。第9章网络安全，介绍了网络安全的基本概念、密码技术、认证技术、网络访问控制技术、防火墙技术，通过实例介绍了基于Cisco路由的网络安全配置方法，最后结合网络应用介绍了网际层、传输层、应用层的安全协议。第10章网络新技术，根据最近几年快速发展起来的网络新技术和应用，介绍了无线网络、多媒体网络和下一代因特网技术。



        本书的编写从简单的概念和学生的兴趣点入手，逐步深入，力求将深奥的原理讲清、讲透，每个重要的知识点后增加一些实例辅助教学，达到理论联系实际的目的。



        书中每章均附有习题，包括选择题、填空题、简答题和实验题，这些题目和书中内容紧密相关，特别是实验题凝聚了编者多年的网络工作经验，与之配套的《计算机网络实验》有详细的应用指导，有助于提高读者的动手能力，另外每个实验后还有实验思考，有助于让学生通过实践再次提升理论水平。



        本书作者从事网络实践工作20多年，执教计算机网络课程已达15年，本书的编写融入了多年的工作和教学经验，所以书中不仅注重网络理论知识教授，还注重提高学生的应用水平，并力图反映网络发展的新技术。



        本书由李环主编，其中第1、2、5、6、7、8、9、10章由李环编写，第3、4章由隋芯编写，在编写过程中得到了王锁柱、邹蓉、苏群、苏琳等教授的关心和帮助，本书的出版得到了中国铁道出版社的大力支持，在此一并表示感谢。



        由于编者水平有限，书中难免有错误和疏漏之处，殷切期盼广大读者不吝指正，在此表示衷心感谢。

第1章  绪论 1

1.1  计算机网络的形成与发展 1

1.1.1  计算机网络的形成 1

1.1.2  计算机网络的发展 2

1.2  计算机网络的定义及分类 3

1.2.1  计算机网络的定义 3

1.2.2  计算机网络的拓扑结构 3

1.2.3  计算机网络的分类 4

1.3  计算机网络的组成 5

1.4  计算机网络的性能指标 5

1.5  计算机网络的体系结构和标准化组织 9

1.5.1  网络体系结构的基本概念 9

1.5.2  标准化组织与管理机构 12

1.6  计算机网络参考模型 14

1.6.1  OSI参考模型 14

1.6.2  TCP/IP参考模型 16

1.6.3  具有5层协议的体系结构 18

习题一 19

第2章  物理层 21

2.1  物理层的基本概念 21

2.1.1  物理层的功能和提供的服务 21

2.1.2  数据通信的基本概念 24

2.2  物理层下的传输媒体 30

2.2.1  双绞线 31

2.2.2  同轴电缆 31

2.2.3  光缆 32

2.2.4  地面微波传输 33

2.2.5  卫星通信 33

2.3  信道复用技术 34

2.3.1  频分复用 34

2.3.2  波分复用 34

2.3.3  时分复用 35

2.3.4  码分复用 36

2.4  数字传输技术 38

2.4.1  数据编码技术 38

2.4.2  数据传输技术 43

2.4.3  数据交换技术 44

2.5  宽带接入技术 49

2.6  物理层网络设备 51

习题二 51

第3章  数据链路层 53

3.1  数据链路层概述 53

3.1.1  数据链路层的基本概念 53

3.1.2  数据链路层的主要功能 54

3.1.3  数据链路层提供的服务 55

3.1.4  数据帧 56

3.2  数据链路层的几种技术 58

3.2.1  差错控制技术 58

3.2.2  差错控制的应用 64

3.2.3  流量控制技术 64

3.3  数据链路层协议 65

3.3.1  停止等待协议 65

3.3.2  滑动窗口协议 67

3.4  数据链路层设备 70

3.4.1  网桥 70

3.4.2  二层交换机 72

习题三 74

第4章  局域网与广域网 76

4.1  局域网 76

4.1.1  局域网概述 76

4.1.2  局域网体系结构 82

4.2  以太网 87

4.3  虚拟局域网 91

4.4  高速以太网 94

4.5  广域网 100

4.5.1  广域网的标准协议介绍 101

4.5.2  HDLC协议 101

4.5.3  点对点协议 105

4.5.4  X.25协议的数据链路层 107

4.5.5  帧中继的数据链路层 108

4.5.6  ATM的数据链路层 110

习题四 113

第5章  网络层 115

5.1  网络层的基本概念 115

5.1.1  网络层需要解决的问题 115

5.1.2  网络层的地位与功能 116

5.1.3  网络层提供的两种服务 116

5.1.4  网络互连的基本概念 118

5.2  网际协议 118

5.2.1  IPv4 119

5.2.2  IP地址 119

5.2.3  ARP与RARP 125

5.2.4  划分子网和构造超网 130

5.2.5  无分类域间路由选择（CIDR）技术 138

5.2.6  网络地址转换NAT技术 141

5.2.7  IP数据报与报头格式 145

5.2.8  IP数据报的分片和重组 148

5.3  网际控制报文协议（ICMP） 151

5.3.1  ICMP的功能 152

5.3.2  ICMP报文的封装 152

5.3.3  ICMP报文的类型 152

5.3.4  ICMP报文 155

5.4  路由技术基础 159

5.4.1  路由器的基本功能 159

5.4.2  路由器的结构 163

5.4.3  路由器的工作原理 164

5.4.4  路由选择策略 165

5.4.5  自治系统和层次路由选择协议 167

5.4.6  内部网关协议RIP和OSPF 167

5.4.7  外部网关协议（BGP） 176

5.5  IP多播与IGMP 179

5.5.1  IP多播的基本概念 179

5.5.2  在局域网实现多播 181

5.5.3  IGMP和多播路由选择协议 181

习题五 184

第6章  传输层 187

6.1  传输层概述 187

6.1.1  传输层的几个概念 187

6.1.2  传输层的基本功能 191

6.1.3  TCP/IP体系结构中的传输层 194

6.2  传输控制协议（TCP） 195

6.2.1  TCP概述 195

6.2.2  TCP的连接 195

6.2.3  TCP的功能和特点 196

6.2.4  TCP报文 197

6.2.5  可靠传输的工作原理 200

6.2.6  TCP的连接与释放 203

6.2.7  TCP的传输控制 206

6.2.8  TCP的流量控制 210

6.2.9  TCP的拥塞控制 211

6.3  用户数据报协议（UDP） 216

6.3.1  UDP概述 216

6.3.2  UDP报文格式 217

6.4  运输层的典型应用 219

6.4.1  几个常用的TCP/IP命令 219

6.4.2  网络编程接口 221

习题六 232

第7章  应用层 234

7.1  应用层概述 234

7.1.1  应用层简介 234

7.1.2  客户/服务器模型 235

7.1.3  TCP/IP应用层协议 236

7.2  域名系统 236

7.2.1  域名系统概述 236

7.2.2  因特网的域名结构 237

7.2.3  域名服务器和域名解析 238

7.3  万维网（WWW） 245

7.3.1  WWW概述 245

7.3.2  统一资源定位地址（URL） 246

7.3.3  超文本传送协议（HTTP） 247

7.3.4  通过Cookie实现用户与服务器的交互 255

7.3.5  Web代理服务器和条件GET方法 256

7.3.6  HTML与网站设计 257

7.4  文件传送协议（FTP） 260

7.4.1  FTP概述 260

7.4.2  FTP的工作过程 260

7.4.3  简单文件传送协议（TFTP） 264

7.5  远程登录协议（Telnet） 266

7.6  电子邮件（E-mail） 268

7.6.1  E-mail概述 268

7.6.2  E-mail的工作过程 269

7.6.3  简单邮件传送协议（SMTP） 270

7.6.4  邮件读取协议POP3和IMAP 273

7.6.5  邮件报文格式 276

7.6.6  基于万维网的电子邮件 278

7.7  动态主机配置协议（DHCP） 279

7.7.1  DHCP概述 279

7.7.2  DHCP的工作过程 280

7.7.3  DHCP的报文格式 281

习题七 284

第8章  网络管理 286

8.1  网络管理概述 286

8.1.1  网络管理的基本概念 286

8.1.2  网络管理的功能 287

8.2  网络管理模型 288

8.3  因特网标准的管理框架 290

8.4  管理信息结构 291

8.5  管理信息库 295

8.6  SNMP的协议数据单元与SNMP报文格式 297

习题八 302

第9章  网络安全 304

9.1  网络安全概述 304

9.2  密码技术 309

9.3  认证 313

9.4  网络访问控制 316

9.4.1  访问控制技术 316

9.4.2  防火墙技术 317

9.4.3  防火墙配置案例分析 318

9.5  网络安全检测 320

9.6  因特网的层次安全技术 321

9.6.1  网际层安全协议 322

9.6.2  传输层安全协议SSL/TLS 323

9.6.3  应用层安全协议 325

习题九 327

第10章  网络新技术 329

10.1  无线网络 329

10.1.1  概述 330

10.1.2  无线局域网 332

10.1.3  无线个域网 336

10.1.4  无线城域网 337

10.2  多媒体网络 338

10.2.1  概述 338

10.2.2  流式存储音频/视频 340

10.2.3  实时流协议 342

10.2.4  交互式音频/视频 344

10.3  下一代因特网 351

10.3.1  创建IPv6的原因 351

10.3.2  IPv6的地址空间 353

10.3.3  IPv6分组的格式 356

10.3.4  网际报文控制协议（ICMPv6） 361

10.3.5  IPv4向IPv6过渡技术概述 364

10.3.6  IPv6的应用现状 365

习题十 366

附录A  部分习题参考答案 368

参考文献 372

无